三维四元声子晶体的带隙与隔声性能研究

发布时间：2019-09-09 09:02

【摘要】：随着全球工业的快速发展以及人们对生活品质要求的逐渐提高，如何有效控制振动并且抑制噪声的辐射，特别是低频率范围内的振动与噪声是当今环境面临的重要挑战，这也是工程技术领域中急需解决的一大难题。声子晶体具有弹性波带隙特性，它能禁止处在带隙频率范围内的弹性波或声波传播。正是由于声子晶体具有这一特性，从而引起了国内外学者对声子晶体在振动与噪声控制方面的理论与应用进行广泛研究。 本文从低频振动与噪声控制的实际需要出发，通过采用理论建模与数值仿真的方法，研究了三维四元声子晶体的低频减振与隔声性能，为该周期结构的实际应用奠定了理论基础。 论文首先构建了三维四元声子晶体的理论模型，结合模型特点，优化传统的三维集中质量法，并通过该方法进一步研究了填充率、散射体单元比重、散射体形状等参数的变化对带隙特性的影响。研究成果表明，以钨为芯体的三维四元声子晶体在低频段具有带隙特性，在晶格常数不变的情况下，，增大填充率会使带隙边界频率往低频范围移动，同时保持带隙相对宽度增加；改变各散射体单元比重能够调控第一带隙的边界频率位置和带隙相对宽度。 针对上述模型，本文利用ANSYS建立被测样品结构以及流体模型并进行划分网格，将已划分网格的模型导入Virtual.Lab Acousitcs软件中，通过数值计算的形式模拟阻抗管法测量样品的隔声量，考察结构参数与材料参数对样品隔声量TL值的影响。研究显示：对于三维四元声子晶体新型隔声材料低频隔声量特性，一般隔声峰值出现后，会出现隔声谷值；改变晶格常数以及周期数并不能改善样品材料的隔声量特性；包覆层B的弹性模量及厚度对声子晶体新型隔声材料的低频隔声性能的影响非常显著，实际工程应用中可以优先考虑这两个参数对隔声量的影响。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB535

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本文编号：2533502